Для большинства озер, в том числе и Байкала, главными приходными составляющими теплового баланса являются солнечная радиация, теплообмен с атмосферой, принос тепла с речным стоком, выделение теплоты при конденсации водяного пара и при ледообразовании. Расходная часть теплового баланса – это эффективное излучение, передача тепла в процессе турбулентного теплообмена в атмосферу, затраты тепла на испарение, таяние льда и тепловой вынос с речными водами.
Передача тепла от поверхности на глубину и наоборот происходит вследствие механического перемешивания и конвекции.
Перемешивание, в свою очередь, вызывается волнением и течениями. Конвекция возникает в результате превышения плотности вышележащих слоев над плотностью нижележащих.
Сезонное изменение составляющих теплового баланса обеспечивает накопление тепла водной толщей Байкала с марта до второй половины сентября и расход тепла в остальную часть года1.
Следует отметить, что, несмотря на значительную площадь озера (31 500 км2), она относительно невелика по сравнению с глубинами и большим объемом воды в Байкале (23 000 км3), поэтому влияние солнечной радиации, турбулентного теплообмена и тепловой приточности рек здесь несколько снижено относительно других озер.
Наиболее полные исследования, посвященные изучению температуры вод Байкала, были выполнены Л. Л. Россолимо и опубликованы в 1957 г. в книге «Температурный режим озера Байкал».
В ней обобщен огромный объем материалов наблюдений за температурой воды в озере, начиная с исследований Раде, Дыбовского, Годлевского и других, дан критический анализ всех предыдущих работ, посвященных этой тематике. Обстоятельные сведения о температурном режиме Байкала имеются также в работах В. И. Верболова и М. Н. Шимараева.
Источник: Байкаловедение : учеб. пособие / Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек. – Иркутск : Изд-во Ирк. гос. ун-та, 2009.
Около +4.0°, но в разных районах в открытой части Байкала она различна, хотя отклонения от средних ве- личин сравнительно невелики. В мелководных районах и в заливах среднегодовая температура поверхностных вод выше, чем в открытом озере, за счет более сильного летнего прогрева. Однако даже в заливах, как и в открытом водоеме, температура поверхностных вод неустойчива и может быстро изменяться от крайне высоких значений до самых низких. Например, в районе Селенгинского мелководья в июле наивысшая температура бывает 22.2°С, а наименьшая 6.4°С. В открытом озере, в районе Лиственичное — Танхой, в июле наивысшая температура 16.3°С, самая низкая 4.2°С.
В разных котловинах озера она не одинакова, так как глубины их различны. В районе самых больших глубин температура воды у дна несколько меньше — 3.2°С. Примерно такая же температура на дне океана.
При температуре, близкой к нулю градусов Цельсия (0°С).
В большой массе пресная вода при нормальных условиях не может иметь отрицательной температуры. Однако в Байкале на мелководьях, так же как и в быстрых реках на перекатах, вода иногда охлаждается до отрицательных температур — до тысячных и даже сотых долей градуса ниже нуля. В этих условиях возникает донный и внутриводный лед.
Непосредственно под ледовым покровом вода Байкала близка к 0°С и обычно не превышает +0.1 +0.2°С. С глубиной температура повышается и уже на глубине двух метров от нижней кромки льда температура воды может быть около +0.5°C.
Плотность дистиллированной воды максимальна, при нормальном атмосферном давлении и при температуре +3,982°С. В Байкале вода слабо минерализована и по своим физическим свойствам близка к дистиллированной, поэтому принято считать, что ее максимальная плотность наступает при температуре +4,0°С.
В открытом Байкале температура поверхностного слоя воды изменяется от + 14, +15°С (в августе) до 0°С (замерзание в декабре—январе). В прибрежных участках при нагонах температура иногда может достигать +16, + 17°С, в основном под восточным берегом. В заливах и сорах она повышается летом до +22, +23°С. Зимой все заливы замерзают обычно почти па месяц раньше, чем открытый Байкал.
В открытой части средней котловины, с восточной стороны острова Ольхон, в районе самых больших глубин.
На перемычке между южной и средней котловинами озера; в придельтовых участках крупных рек (Селенга, В. Ангара); в южной оконечности Байкала, в районе пос. Култук, а также в заливах Баргузинском, Чивыркуйском, Провале, Посольском соре, в южной части Малого моря (в заливе Мухор) и др. Во всех этих районах температура может достигать +22, +23°С.
Она зависит от состояния неба и атмосферы. В летнее время при штилевой погоде и пасмурном небе суточные колебания не превышают 0,5°С. При ясной солнечной погоде температура днем в самом поверхностном слое может повышаться на 1—2°С. При штормовой погоде, когда происходит интенсивное перемешивание, а также сгонах и нагонах воды, суточные колебания температуры могут достигать 10—12°С.
По сезонам самая большая изменчивость воды там, где летом происходит самый высокий ее прогрев. Ее амплитуда достигает 20—22°С. Это бывает обычно в придельтовых участках крупных притоков, а также в заливах Чивыркуйском, Мухоре, Провале, Посольском соре и др.
Изменение происходит в незначительных пределах, всего па десятые доли градуса. Однако и этого достаточно для того, чтобы сроки замерзания и вскрытия озера заметно изменились. Так как расчет средней годовой температуры довольно затруднителен, то о его изменении судят по срокам вскрытия и замерзания. С 1880 г. началось потепление в районе Байкала, сопровождающееся ранними вскрытиями озера ото льда и поздними его замерзаниями, по сравнению с предшествующим периодом с 1800 по 1880 гг. Это потепление совпадает с общим потеплением климата северного полушария, в том числе и Арктики. Относительно дальнейших изменений климата в районе Байкала в самое последнее десятилетие мнения ученых разошлись. Большинство, однако, склонно считать, что потепление и иссушение будет продолжаться, по крайней мере, до 1990 г.
По данным службы погоды в Гамбурге, в период с 1900 по 1950 гг. в Северной Атлантике существовала тенденция к потеплению, однако с 1951 по 1963 гг. отмечено понижение температуры поверхностных вод примерно на 0,3°С. Вероятно, это кратковременное похолодание на фойе общего векового потепления Арктики.
В летнее время вода с глубиной становится холоднее, зимой — теплее. Наиболее значительны колебания температуры воды до глубины 10—12 м, где заметны суточные ее изменения. От 10—12 м до 200—250 м, то есть до слоя температурного скачка, температура бодрее стабильна и изменяется главным образом по сезонам. В слое температурного скачка она изменяется резко, падает летом и повышается зимой. Ниже термоклина температура почти постоянна, с очень небольшими изменениями с глубиной.
Поверхностный слой воды, который прогревается солнечной радиацией и перемешивается ветром и течениями с более глубокими ее горизонтами.
На основании экспериментальных исследований установлено, что максимальной плотность воды при 0°С бывает при давлении 800 атм. При давлении в 1 атм. максимальная плотность устанавливается при 3,982°С. На глубине 1620 м при давлении 163 атм.(учитывая и атмосферное давление над поверхностью воды) температура максимальной плотности воды должна быть около 2,92°С (в случае, если изменения имеют линейный характер и допустима линейная интерполяция). По мнению Г. Ю. Верещагина, изменение температуры воды с глубиной происходит по криволинейному закону. В этом случае температура наибольшей плотности воды в Байкале на 1600-метровой глубине должна быть 0,23°С. В действительности температура воды у дна значительно выше.
Теоретически вода у дна на самой большой глубине должна находиться в состоянии наибольшей плотности для данных условий и иметь температуру +2,92оC. Фактически лее измеренная температура воды у дна оказалась выше на 0,28—0,38° и равна +3.2, + 3.3°C.
В придонных слоях в Байкале температура воды, как уже было сказано, около 3,2°С. Повышение ее на 0,28°С относят за счет подогрева глубинным теплом Земли. В океанах такой подогрев может иметь место во впадинах глубиной более 3500 м, температура воды при этом повышается не более чем на 0,5°С. Не следует забывать, что Байкал является активной тектонической зоной, где движение земной коры идет и сейчас, о чём свидетельствуют почти ежедневные землетрясения и многочисленные выходы глубинных термальных вод.
В 1871 г. Б. И. Дыбовский и В. Годлевский измеряли температуру воды в районе Култукского залива против Шаманского мыса на глубине 90 м. В 1876 г. они повторили измерения на глубине 1320 м в южной котловине Байкала. В 1925 г. такие измерения были проведены Г. Ю. Верещагиным.
Это расслоение толщи воды с различной температурой. При прямой стратификации по мере углубления температура воды снижается, при обратной — с углублением в толщу воды ее температура возрастает. В различные сезоны года вертикальное распределение воды различно. Прямая стратификация воды устанавливается в Байкале с конца июня до конца сентября — начала октября; обратная — с конца ноября до конца мая следующего года; то есть обратная стратификация наблюдается зимой и ранней весной, а прямая — летом и осенью. Прямая и обратная стратификации воды прослеживаются до глубины 250—300 м от поверхности воды в озере.
Гомотермия— это такое состояние воды в озере, при котором практически во всей ее толще (во всяком случае в деятельном слое до глубины 250—300 м) устанавливается однородная температура. В этом состоянии как бы отсутствует ее стратификация. Однако данный период характеризуется самым значительным перемешиванием воды и насыщением ее кислородом.
Гомотермия в Байкале наблюдается два раза: весной с конца мая — начала июня до конца июля, когда вода озера, освободившись ото льда, начинает прогреваться и достигает температуры наибольшей плотности — около + 4°С; и осенью — с середины октября до середины или конца ноября, когда происходит охлаждение и температура понижается до + 4°C.
Термический барьер (термобар) — это линия резкого перепада температуры, разделяющая различные водные массы и слои воды различного происхождения. Информацию, необходимую для определения места нахождения барьера, получают с помощью батитермографа или термокосы. Эти приборы дают непрерывную запись распределения температуры: первый — на глубине, а термокоса — в пространстве. На Байкале это можно наблюдать и визуально по изменению цвета воды — иногда «острова» теплой воды от Селенги доходят до истока Ангары. Особенно хорошо это видно весной, когда температура воды в Байкале ниже температуры наибольшей плотности (ниже +4°С), а вода Селенги теплее + 4°С. Термобар тесно связан с гидравлическим барьером.
Гидравлический барьер образуется на границе раздела теплой воды (с температурой выше +4°) с водой, имеющей температуру меньше температуры максимальной плотности (+4°С для пресной воды). В зоне контакта холодная вода подогревается за счет смешивания с теплой, а теплая охлаждается. При температуре +4°С эта вода под действием гравитационных сил опускается на глубину и, как ширмой, ограничивает пространственное растекание и смешивание разнородных водных масс. Гидравлический барьер прослеживается на контакте тепловых вод притоков Байкала и холодных водных масс открытой части озера.
Слоем температурного скачка называют нижний горизонт поверхностного слоя воды, где обратная температурная стратификация воды переходит в прямую. Его называют также металимнионом, или слоем мезотермического максимума. Верхний слой воды над металимнионом называют эпилимнионом, а нижний, расположенный под металимнионом, гиполимнионом. В Байкале слой воды, где выражен температурный скачок, в разные сезоны года расположен на разной глубине: от нескольких метров от поверхности до 250—300 м. В подледный период температурный скачок расположен на глубине 50-100 м, весной — 100-150 м, летом — 150-200 м и осенью 200-260 м и глубже. В период гомотермии слой скачка находится у поверхности воды.
Термоклин — это слой между поверхностными горизонтами воды озера, то есть между эпилимнионом, и слоем, расположенным ниже слоя температурного скачка, то есть гиполимнионом. Термоклину принадлежит большая роль в круговороте вещества и энергии в озере. При резком изменении плотности в металимнионе он служит как бы жидким дном для эпилимниона. В нем происходит концентрация осаждающихся органических веществ с верхнего деятельного слоя. Поэтому здесь скапливаются зоопланктонные организмы, питающиеся веществами, опускающимися из верхних фотических слоев. Металимнион служит также основным источником биогенных элементов для верхних слоев воды, куда они поступают при ветровом перемешивании, а также преградой для перемешивания воды в гиполимнионе и обогащения его кислородом. Поэтому в гиполимнионе временами может возникать дефицит кислорода.
В Байкале, наряду с постоянным глубинным слоем скачка в нижней части деятельного слоя, на глубине 250—300 м, наблюдается сезонный термоклин. В период прямой стратификации он бывает на глубине от нескольких метров (июль — август) до 200—250 м (октябрь — ноябрь), а при обратной стратификации— на глубине 50—100 м.
Источник: Галазий Г.И. Байкал в вопросах и ответах. – Иркутск: Восточно-Сибирское книжное издательство, 1987. – с. 167
Энциклопедии городов | Энциклопедии районов | Эти дни в истории | Все карты | Всё видео | Авторы Иркипедии | Источники Иркипедии | Материалы по датам создания | Кто, где и когда родился | Кто, где, и когда умер (похоронен) | Жизнь и деятельность связана с этими местами | Кто и где учился | Представители профессий | Кто какими наградами, титулами и званиями обладает | Кто и где работал | Кто и чем руководил | Представители отдельных категорий людей
